论文部分内容阅读
最近十几年,数字无线通信技术发展迅速,传统的无线通信已经进入了新的篇章。而短距离无线数字通信,凭借着其面积小,功耗低,成本低廉等优点,已经在智能家居、医疗设备、手机短距离通信、自动化工业控制等产业中得到了广泛的应用。但是相较于国外,国内对短距离无线数字通信技术的研究起步较晚,还没有成熟的芯片产品。因此,本文研究具有自主知识产权的基于BPSK通信制式的短距离无线数字基带芯片是非常有意义的。本文主要内容包括如下:(1)简述了BPSK通信的基础理论,包括采样定理、多速率信号处理以及滤波器基础理论,为通信系统的设计研究打下理论基础。(2)根据项目需求,从总体架构上对通信系统进行了设计研究,实现了BPSK无线通信系统的发射机和接收机系统,并详细描述了各个模块的RTL实现。本文设计的BPSK通信方案的基带信号码元速率是1Mbps,载波中频是4MHz,采样频率是16MHz,并且在信噪比为大于或者等于9db的环境中,传输误码率低于千分之一。(3)为了解决信号在模块间不同的采样率问题,本文通过插值滤波来提高信号采样率,通过抽取滤波来降低信号的采样率。其中FIR低通滤波器和CIC抽取滤波器都通过MATLAB的FDATOOL工具生成Verilog代码。(4)为了降低误码率,本文设计的通信系统采用了相关器,峰值检测,频偏纠正,汉明校验等模块。相关器模块中采用m序列生成相关峰,然后通过峰值检测模块检测出相关峰找到数据的起始位置。频偏纠正通过两个相关峰之间的数值关系求出頻偏角度来计算出不带頻偏的基带信号。汉明校验模块可以检测出一位的数据错误,可以进一步降低系统误码率。(5)对本文设计的系统进行了验证。采用Modelsim对FIR低通滤波器,CIC抽取滤波器及汉明校验等模块进行了功能仿真。利用Quartus II和Altera公司提供的Cyclone IV FPGA芯片对通信系统的数据传输进行了整体的测试。